一種壓力管道式電控抽水系統(tǒng)的應(yīng)用方案

陳盈 王敬衛(wèi)

摘? ?要：企業(yè)在污水治理當(dāng)中采用壓力管道式排水，集中收集處理自身產(chǎn)生的高濃廢水。其中，環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測廢水的濃度，需要從壓力管中抽取水樣進(jìn)行化驗(yàn)分析，實(shí)時(shí)跟蹤水質(zhì)情況。因此，抽水系統(tǒng)在此之間起著非常關(guān)鍵的作用。針對現(xiàn)場出現(xiàn)的異常抽水故障現(xiàn)象，分析原因，本文詳細(xì)介紹整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，流程方案，設(shè)計(jì)一種穩(wěn)定的電控抽水系統(tǒng)來保障整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：壓力管道式? 抽水系統(tǒng)? 抽水故障? 設(shè)計(jì)思路電路結(jié)構(gòu)? 程序流程

中圖分類號(hào)：U492.32? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）04（c）-0103-02

國家立足零直排工業(yè)園區(qū)創(chuàng)建工作，清理整頓非法設(shè)置的排水口的工作推廣。針對以上，企業(yè)在當(dāng)今的污水治理當(dāng)中摒棄一些落后的重力流管路設(shè)計(jì)，采用壓力管道式排水，有效杜絕了企業(yè)將生產(chǎn)廢水滲漏排入河道、偷排等違法行為。集中式收集及處理高濃度廢水，也方便環(huán)保部門統(tǒng)一管理。另外，國家委托在線監(jiān)測部門，對高濃廢水實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)情況，有效提升監(jiān)管水平。以此，對于壓力管道式的抽水系統(tǒng)研究就變得尤為重要。

1? 傳統(tǒng)壓力管道式抽水系統(tǒng)的介紹、故障缺陷及產(chǎn)生的原因

一般壓力管道式的抽水系統(tǒng)采用管道分支的方式進(jìn)行，是一種機(jī)械結(jié)構(gòu)。企業(yè)通過在主管道上取合適的小孔，將主管道中的水樣抽至分析系統(tǒng)之中。如果有足夠的水壓，抽水系統(tǒng)就會(huì)穩(wěn)定輸出水樣。

實(shí)踐證明，以下四種情況下容易造成壓力管道式抽水系統(tǒng)抽取水樣失敗。

（1）壓力輸送距離太長，排水管道末端管壓很小：水壓在動(dòng)力源附近和末端往往差異很大，過程中因?yàn)槁饧皯?yīng)急處理，回流導(dǎo)致水壓急劇下降，不能有效維持初級(jí)水壓。

（2）虹吸現(xiàn)象的產(chǎn)生：為保證流量計(jì)準(zhǔn)確性，在出水口設(shè)計(jì)u型彎，出水口向下管段較長，容易造成類似重力流式管路虹吸，導(dǎo)致采樣小管水樣被完全虹吸的可能;

（3）管路施工的過程中，工人便于施工，采樣罐進(jìn)水小管常常安裝在排水主管的管壁上方。

（4）現(xiàn)場不具備足夠高的水位落差，自流到采樣罐：一般的水位落差在采樣罐采樣進(jìn)口和采樣小管的高度之間，采樣小管的高度一般低于采樣罐，水位差成負(fù)值，管路多數(shù)形成倒流現(xiàn)象。

在成型的管路工程中，防止以上故障的出現(xiàn)，工程人員經(jīng)常通過更改機(jī)械管道結(jié)構(gòu)，開挖現(xiàn)場地基增加水位落差和后端增加壓力裝置來解決此類問題。但是費(fèi)用和成本偏高。效果也不一定能到達(dá)。

2? 一種電控抽水系統(tǒng)的解決方案

以下，針對出現(xiàn)的上述故障問題，我們設(shè)計(jì)了一款電控抽水系統(tǒng)來解決。

（1）設(shè)計(jì)思路。

①采樣罐進(jìn)水小管改裝在“U”型管道上升沿下端的下方（如圖1所示）。

②在采樣罐進(jìn)水小管中加裝增壓泵，通過自制的控制器根據(jù)流量數(shù)值及變化來控制增壓泵的工作狀態(tài)。

③為了增加壓力效果，可以在“U”型管道上升沿段加裝帶有2公斤壓力的單向閥。一般不推薦。

（2）電子電路結(jié)構(gòu)。

①含一個(gè)IO口，485輸出口的單片機(jī)控制板：IO口輸出控制水泵的開合信號(hào)，485負(fù)責(zé)與流量計(jì)的通訊。

②驅(qū)動(dòng)板：驅(qū)動(dòng)水泵開合動(dòng)作，控制增壓泵工作與停止。

③電源：220轉(zhuǎn)5v，轉(zhuǎn)3.3v給控制板，驅(qū)動(dòng)板中繼電器供電。

（3）程序流程：

①開啟控制板的各個(gè)外設(shè)功能，設(shè)置IO口，設(shè)置好時(shí)鐘。

②通信信息組成：地址碼-功能碼-數(shù)據(jù)段-CRC校驗(yàn)碼，一條消息連續(xù)發(fā)送和接收，字符間隔不能大于一個(gè)字符，否則認(rèn)為一條新消息開始或老消息結(jié)束。控制器通過485口和現(xiàn)場的流量計(jì)進(jìn)行通信，采用標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議進(jìn)行通信。采用一問一答方式設(shè)置問答間隔，以及字節(jié)溢出時(shí)間，開啟兩個(gè)定時(shí)器的中斷，其中一個(gè)是上述問答時(shí)間，第二個(gè)是字節(jié)溢出時(shí)間，相當(dāng)于程序中的喂狗。

③根據(jù)modbus rtu協(xié)議通信解析出流量計(jì)的流量值，此工程為四字節(jié)十六進(jìn)制單精度浮數(shù)格式，通過算法，將單精度的浮數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制的浮數(shù)值。

例：（FLOAT）（數(shù)字：-0.25）

主機(jī)發(fā)送：

從機(jī)響應(yīng)：

0xBE，0x80，0x00，0x00---------（FLOAT）數(shù)字（-0.25）表示方法

④通過設(shè)置流量門限方式來判斷。

⑤通過比較實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)與流量門限的比較來開合增壓泵的開合工作。

⑥關(guān)于跳動(dòng)特別大的流量計(jì)數(shù)值處理方面，可以設(shè)置最低流量，以及流量干擾時(shí)間間隔，通過判斷有無水的真實(shí)狀態(tài)，程序員可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行編程處理。

3? 結(jié)語

通過以上的抽水方式，可以通過簡單電控方式將復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，利用現(xiàn)場的流量數(shù)字量讀取方式，轉(zhuǎn)化為流量有無的判斷依據(jù)，通過軟件的邏輯控制現(xiàn)場的增壓泵工作，不但節(jié)省了成本，而且準(zhǔn)確、有效地解決了抽水系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和有效性。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐博宇，王敬衛(wèi).水污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)管道流量計(jì)安裝設(shè)計(jì)方案探討[J].機(jī)電信息，2015（21）：56-57.

[2] 周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)實(shí)例[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.